Trong HSUPA, HARQ với kết hợp mềm có mục đích giống nh HARQ trong HSDPA - để đảm bảo bền vững chống lại các lỗi truyền dẫn. Tuy nhiên HARQ kết hợp mềm không chỉ là công cụ đảm bảo bền vững chống lại các lỗi ngẫu nhiên, mà nó có thể đợc sử dụng để tăng dung lợng nh đã xét trong phần tổng quan. Vì các phát lại HARQ xảy ra nhanh, nhiều dịch vụ cho phép một hoặc hai phát lại. Cùng với kết hợp phần d tăng, HARQ hình thành một cơ chế điều khiển tốc độ ẩn tàng. Vì thế HARQ với kết hợp mềm có thể sử dụng theo một số cách:
-Để đảm bảo tính bền vững chống lại các thay đổi trong chất lợng tín hiệu thu.
-Tăng hiệu quả đờng truyền bằng tìm cách phát lại nhiều lần chẳng hạn ấn định số lần phát lại cực đại và khai thác điều khiển vòng ngoài dựa trên lỗi d sau kết hợp mềm.
ở mức độ lớn, các yêu cầu đối với HARQ giống nh trong HSDPA vì thế thiết kế HARQ cho HSUPA khá giống thiết kế đợc sử dụng cho HSDPA, mặc dù vẫn có một số điểm khác biệt chủ yếu bắt nguồn từ việc hỗ trợ chuyển giao mềm trên đờng lên.
Giống nh HSDPA, HSUPA, HARQ nằm cả ở lớp MAC và lớp vật lý. Việc sử dụng song song các xử lý dừng và đợi cho HARQ đã đợc chứng minh là hiệu quả đối với HSDPA và nó cũng đợc sử dụng cho HSUPA vì các lý do giống nhau- phát lại nhanh và thông lợng cao cùng với chi phí cho báo hiệu ACK/NAK thấp. Khi nhận đợc một khối truyền tải trong một TTI đối với một xử lý HARQ nào đó, nút B sẽ giải mã tập bit và kết quả giải mã (ACK/NAK) đợc thông báo cho UE. Để giảm thiểu chi phí cho ACK/NAK, chỉ một bit đợc
sử dụng. Rõ ràng rằng UE cần phải biết bit ACK/NAK thu đợc liên quan đến xử lý HARQ nào. Vấn đề này đợc giải quyết giống nh trong HSDPA nghĩa là định thời ACK/NAK đợc sử dụng để liên kết ACK/NAK với một xử lý HARQ. Sau một khoảng thời gian đợc quy định rõ ràng sau khi thu đợc khối truyền tải đờng lên nút B sẽ tạo ra ACK/NAK. Khi nhận đợc NAK, UE thực hiện phát lại và nút B thực hiện kết hợp mềm với phần d tăng.
Quá trình xử lý phát lại (hay chính xác hơn là khi thực hiện phát lại) là một trong các khác biệt giữa HARQ trên đờng lên và đờng xuống (hình 3.11). Đối với HSDPA, các phát lại đợc lập biểu giống nh một số liệu khác và nút B tự do lập biểu phát lại cho UE tại mọi thời điểm và sử dụng một phiên bản d theo lựa chọn của nút B. Nút B cũng có thể tiến hành các xử lý HARQ theo thứ tự bất kỳ, nghĩa là nó có thể quyết định thực hiện các phát lại cho một xử lý này chứ không cho xử lý khác trong cùng một UE. Kiểu khai thác này th- ờng đợc gọi là HARQ không đồng bộ thích ứng. Thích ứng vì nút B có thể thay đổi khuôn dạng truyền dẫn và không đồng bộ vì các phát lại có thể xảy ra tại mọi thời điểm sau khi thu đợc ACK/NAK.
Trái lại, đối với đờng lên khai thác HARQ đồng bộ không thích ứng đợc sử dụng. Nhờ có hoạt động đồng bộ, các phát lại xảy ra tại một thời điểm định trớc sau phát lần đầu, nghĩa là chúng không đợc lập biểu rõ ràng. Khai thác không thích ứng nghĩa là khuôn dạng truyền dẫn và phiên bản d sử dụng cho một lần phát lại đã biết ngay từ thời điểm phát lần đầu. Vì thế không cần lập biểu rõ ràng cho các phát lại và cũng không cần báo hiệu về phiên bản d mà UE sẽ sử dụng. Đây chính là u điểm chính của khai thác HARQ đồng bộ-giảm thiểu chi phí cho báo hiệu. Tất nhiên, khả năng thích ứng khuôn dạng truyền dẫn của các phát lại đối với mọi thay đổi điều kiện kênh sẽ bị mất, nhng vì bộ lập biểu đờng lên tại nút B có ít thông tin về trạng thái máy phát (thông tin này nằm tại UE và chỉ đợc cung cấp cho nút B thông qua báo hiệu trong băng sau khi số liệu thu đã đợc HARQ giải mã thành công) so với bộ lập biểu đờng xuống, vì thế tổn thất này ít hơn độ lợi nhuận đợc từ việc giảm chi phí cho báo hiệu điều khiển đờng lên.
Hình 3.11. HARQ đồng bộ và HARQ không đồng bộ
Ngoài sự khác nhau về hoạt động đồng bộ và không đồng bộ của giao thức HARQ, một khác biệt chính của HARQ đờng lên và đờng xuống là việc sử dụng chuyển giao mềm cho đờng lên. Trong chuyển giao mềm giữa các nút B, giao thức HARQ kết cuối tại nhiều nút B tham gia và chuyển giao mềm. Đối với HSDPA, chỉ có một điểm kết cuối giao thức HARQ-UE. Trong HSUPA, UE thu ACK/NAK từ tất cả các nút B tham gia vào chuyển giao mềm. Vì thế từ quan điểm của UE. chỉ cần một trong số các nút B này thu đúng khối truyền tải là đủ và nó coi rằng số liệu đã đợc truyền thành công đến mạng khi nhận đợc ít nhất là một ACK từ một nút B nói trên. Quy tắc này đôi khi đợc gọi “or-of-ACKs“ (hoặc một trong số các ACK). Phát lại chỉ xảy ra khi tất cả các nút B liên quan đều phát NAK để chỉ thị là không nút nào trong số chúng có thể giải mã đợc số liệu đã phát.
Nh đã biết từ phần trình bày HSDPA, việc sử dụng song song nhiều xử lý HARQ không thể đảm bảo chuyển đúng trình tự và cần có một cơ chế sắp đặt lại thứ tự (hình 3.12). Đối với HSDPA, rõ ràng rằng sắp đặt lại thứ tự đợc đặt UE. Tình trạng chuyển không theo thứ tự cũng xảy ra đối với đờng lên, vì thế trong trờng hợp này cũng cần có một cơ chế sắp đặt lại thứ tự. Tuy nhiên do hỗ trợ chuyển giao mềm, sắp đặt lại thứ tự không thể đặt tại nút B. Số liệu đợc phát trong một xử lý HARQ có thể đợc gải mã thành công tại một nút B, trong khi đó số liệu đợc phát trong xử lý HARQ tiếp sau lại có thể đợc giải mã đúng trong một nút B khác. Ngoài ra trong một số tình trạng, một số nút B liên
quan lại có thể đồng thời thành công trong giải mã cùng một khối truyền tải. Vì các lý do này, cơ chế sắp đặt lại thứ tự cần có thể truy nhập đến các khối truyền tải đợc truyền đi từ tất cả các nút B đến RNC và vì thế nó phải đợc đặt tại RNC. Săp đặt lại cũng sẽ loại bỏ một phát đúp các khối truyền tải đợc phát hiện trong nhiều nút B.
Hình 3.12. Nhiều xử lý HARQ cho HSUPA
Sự tồn tại của chuyển giao mềm trên đờng lên cũng ảnh hởng đến việc thiết kế báo hiệu. Tơng tự với HSDPA, cần chỉ thị cho đầu cuối thu rằng có cần xoá bộ đệm mềm hay không (nếu đây là lần phát đầu) hoặc cần thực hiện kết hợp mềm với thông tin đợc lu trong các lần phát trớc trong lần xử lý HARQ này. HSDPA sử dụng chỉ thị số liệu mới một bit. Nếu nút B hiểu nhầm NAK là ACK và phát gói tiếp theo, UE có thể hoá giải sự kiện lỗi này bằng cách quan sát “chỉ thị số liệu mới“ một bit (chỉ thị này tăng đối với mỗi lần phát gói mới).
Nếu chỉ thị số liệu mới một bit tăng UE sẽ xoá bộ đệm mềm, cho dù nội dung của nó không đợc giải mã thành công và giải mã lần phát mới. Mặc dù khối truyền tải bị mất và phải đợc phát lại bởi giao thức RLC, UE cũng không thực hiện kết hợp mềm các bit đợc mã hoá từ các khối truyền tải khác nhau và vì thế bộ đệm mềm không bị sửa đổi sai. Nếu cả NAK và chỉ thị số liệu mới đều bị hiểu nhầm (trờng hợp này ít khi xảy ra) thì bộ đệm mềm sẽ bị sửa đổi sai.
Đối với HSUPA, chỉ thị số liệu mới một bit cũng có thể hoạt động khi có chuyển giao mềm. Chỉ khi cả NAK và báo hiệu điều khiển đờng lên đều bị
hiểu sai thì bộ đệm mềm trong nút B mới bị sửa đổi sai. Tuy nhiên khi có chuyển giao mềm, phơng pháp đơn giản này là cha đủ. Thay vào đó, một số
trình tự phát lại hai bit (RSN: Retransmission Sequence Number) đợc sử dụng
cho HSUPA. Truyền dẫn lần đầu đặt RSN bằng không và sau mỗi lần phát lại RSN tăng thêm một. Ngay cả khi RSN chỉ nhận trong giải từ 0 đến 3, vẫn có thể đáp ứng cho mọi số lần phát lại; chỉ cần duy trì RSN bằng 3 cho lần phát lại thứ ba và sau đó. Cùng khai thác giao thức đồng bộ, nút B biết đợc khi nào xảy ra phát lại nhờ RSN. Hình 3.13 cho thấy một ví dụ đơn giản về khai thác này. Vì nút B thứ nhất công nhận gói A, nên UE phát tiếp gói B mặc dù nút B thứ hai không giải mã đúng gói này. Tại thời điểm phát gói B, nút B thứ hai đợi phát lại gói A nhng do các điều kiện kênh tại thời điểm này, nút B thậm chí không phát hiện đợc một phát mới. Nút B thứ nhất lại công nhận phát và UE phát tiếp gói C. Khi này nút B thứ hai nhận đợc phát mới và nhờ khai thác HARQ đồng bộ nó hiểu rằng đây là phát gói mới.
Hình 3.13. Các phát lại trong chuyển giao mềm
Nếu đây là phát lại gói A, RSN sẽ phải bằng 2. Ví dụ này minh hoạ việc cải thiện tính chắc chắn khi sử dụng RSN 2 bit cùng với khai thác HARQ
đồng bộ. Sơ đồ sử dụng “chỉ thị số liệu mới“ (có thể coi nh RSN một bit) sẽ không có khả năng xử lý trờng hợp thờng gặp khi nút B thứ hai không nhận đ- ợc phát mới. Chỉ thị số liệu mới trong trờng hợp này sẽ bằng không, cả trong trờng hợp phát lại gói A và trờng hợp phát lần đầu gói C vì thế dẫn đến sửa đổi bộ đệm mềm sai.
Kết hợp mềm trong cơ chế HARQ đối với HSUPA đợc xây dựng theo tăng phần d. Việc tạo ra các phiên bản tăng phần d đợc thực hiện theo cách t- ơng tự nh đối với HSDPA bằng các sử dụng các mẫu đục lỗ cho các phiên bản d khác nhau.
Đối với các mã Turbo, các bit hệ thống có tầm quan trọng cao hơn các bít chẵn lẻ. Vì thế các bit hệ thống bắt buộc phải có trong lần phát đầu để tăng khả năng giải mã ngay trong lần phát đầu. Ngoài ra để nhận đợc độ lợi tốt nhất với tăng phần d, các phát lại phải chứa các chẵn lẻ bổ sung. Vì thế thiết kế phải cho phép tự giải mã ngay lần phát đầu, nghĩa là lần phát đầu phải chứa tất cả các bit hệ thống cũng nh một số bit chẵn lẻ, còn các lần phát lại chủ yếu sẽ chỉ chứa các bit chẵn lẻ không đợc phát trong các lần trớc.
Tuy nhiên trong chuyển giao mềm, không phải tất cả các nút B đều có thể thu tất cả các lần phát. Có thể xảy ra trờng hợp trong đó một nút B không thu đợc phát lần đầu có chứa các bit hệ thống, mà chỉ thu đợc các bit chẵn lẻ trong các lần phát lại. Điều này sẽ dẫn đến giảm hiệu năng, vì thế nên đảm bảo rằng tất cả các phiên bản d đợc sử dụng trong chuyển giao mềm đều có thể tự giải mã và chứa các bit hệ thống. Quy tắc đợc sử dụng để chuyển RSN vào các phiên d nói trên dẫn đến việc sử dụng tất cả các phiên bản d có khả năng tự giải mã cho các tốc độ số liệu thấp (thờng đợc sử dụng trong chuyển giao mềm tại biên ô), trong khi chỉ sử dụng tăng phần d đầy đủ cho các tốc độ cao (không giống nh đợc sử dụng trong chuyển giao mềm).